AA7050鋁合金的非對(duì)稱軋制有限元模擬.pdf

1、高強(qiáng)高韌鋁合金是一種非常重要的結(jié)構(gòu)材料，由于其具有較優(yōu)的綜合性能被廣泛應(yīng)用于航天、航空等重要領(lǐng)域。非對(duì)稱軋制在板材制備過(guò)程中能引入劇烈塑性變形，被期待用于改善板材性能。有限的文獻(xiàn)初步表明，相對(duì)于對(duì)稱軋制，蛇形軋制能明顯提高鋁合金板材尤其是其厚度中心的力學(xué)性能。進(jìn)行蛇形軋制的相關(guān)研究，可以為鋁合金厚板加工技術(shù)提供參考，甚至有可能解決對(duì)稱軋制無(wú)法得到性能相對(duì)均勻的鋁合金厚板的技術(shù)難題。
　　本文依托于國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃《航空高性

2、能鋁合金材料的基礎(chǔ)研究》，以7050高性能鋁合金為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬的方法，研究不同軋制參數(shù)下的單道次異徑異步軋制、水平錯(cuò)位軋制及蛇形軋制板材彎曲規(guī)律、接觸變形區(qū)及其延伸區(qū)域特征、應(yīng)變厚向分布及軋輥受力，并與對(duì)稱軋制進(jìn)行比較。結(jié)合本課題組開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了初步驗(yàn)證。主要結(jié)果及結(jié)論如下:
　　(1)在異徑異步軋制中，壓下率及軋輥異徑比均影響板材曲率，且壓下率的影響較大。隨著異徑比增加，搓軋區(qū)寬度增大;隨著壓下率的增加，搓

3、軋區(qū)寬度先減后增。相對(duì)于對(duì)稱軋制，異徑異步軋制能有效提高板材變形沿板厚分布的均勻性。當(dāng)異徑比大于某個(gè)值時(shí)，軋制力降低。
　　(2)在水平錯(cuò)位軋制中，壓下率及初始板厚均影響板材曲率。當(dāng)壓下率在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，板材彎曲方向會(huì)發(fā)生改變，且初始板厚越大，彎曲方向改變的次數(shù)越少，彎曲方向第一次改變所對(duì)應(yīng)的壓下率越大。隨著壓下率的增加，搓軋區(qū)寬度先減至零后再增加，在搓軋區(qū)寬度為零時(shí)，搓軋區(qū)上下表面的接觸剪切應(yīng)力方向發(fā)生反轉(zhuǎn)。同一壓下率下，隨

4、初始板厚增大，搓軋區(qū)向軋向移動(dòng)，后滑區(qū)占接觸變形區(qū)的比例增大。相對(duì)于對(duì)稱軋制，錯(cuò)位軋制能有效提高剪切應(yīng)變和等效應(yīng)變沿板厚分布的均勻性和在板厚中心及其附近的分布值，但上輥軋制力增加。
　　(3)在軋輥異徑且水平錯(cuò)位的蛇形軋制中，當(dāng)異徑比一定時(shí)，通過(guò)調(diào)整水平錯(cuò)位量的方法來(lái)獲得直板，在某些壓下率下不可實(shí)現(xiàn)，在其他壓下率下即使可以獲得直板，對(duì)應(yīng)的錯(cuò)位量也較少;當(dāng)錯(cuò)位量一定時(shí)，改變異徑比，板材的彎曲方向只在某些壓下率下有發(fā)生改變的趨勢(shì)。固定

5、錯(cuò)位量和壓下率，改變異徑比，搓軋區(qū)變化與異徑異步軋制相似;固定異徑比和錯(cuò)位量，改變壓下率，搓軋區(qū)的變化情況與錯(cuò)位軋制相似。接觸正應(yīng)力分布的均勻性分別隨壓下率和錯(cuò)位量的增大而提高和降低。蛇形軋制能有效提高板厚向的同向剪切比例及剪切應(yīng)變分布均勻性，但不能提高軋向正應(yīng)變及等效應(yīng)變沿板厚分布的均勻性。
　　(4)異徑異步軋制、水平錯(cuò)位軋制及蛇形軋制板材厚向等效應(yīng)變的平均值均大于板材經(jīng)歷同一壓下率的理想平面應(yīng)變壓縮的等效應(yīng)變。軋向正應(yīng)變的分